[发明专利]矿井视频图像压缩与传输方法

摘要

本发明公开了一种矿井视频图像压缩与传输方法，采用基于压缩感知的无损图像压缩与处理算法，用于实现井下视频信号的压缩采样、稀疏表示和重构算法，并将视频采集端产生的视频数据进行压缩，然后通过无线接口发送到视频接收端，视频接收端将接收到的视频数据进行解压缩，然后再输出到显示设备上。本发明进一步公开了一种矿井视频图像压缩与传输装置。该装置采用无线传输方式，图像压缩处理和传输能力强，满足矿用特定使用环境和安全要求，适用于煤矿井下无线网络环境的视频监控和移动目标监控，有效提高了井下视频图像的压缩处理和传输能力，保证了矿井WSN、Zigbee无线网络环境下视频信号的实时性传输。

主权项

一种矿井视频图像压缩与传输方法，其特征在于，采用基于压缩感知的图像压缩与处理算法，用于实现矿井视频信号的压缩采样、稀疏表示和重构算法，包括以下步骤：步骤1、信号的压缩采样：获取视频图像信号的稀疏性矩阵特征；步骤2、信号的稀疏表示：利用信号y＝Φx+e的稀疏特性，逼近与重构原始信号x的稀疏向量其中，y∈N为观测向量，x∈M是满足稀疏特征的权重向量，Φ∈N×M是M个特征列向量构成的正交字典，秩满足rank(Φ)＝N，且各个特征向量||Φi||＝1，i＝1，2，…，M，e为噪声残差，是服从零均值、方差为σ2的随机高斯噪声；步骤3、信号的重构：重构算法实现包括以下子步骤，4.1)重构算法初始化，估计信号观测矩阵Φ所选列向量的索引集迭代次数t＝1，噪声残差e0＝y，残差阈值ethreshold＝||et‑et‑1||2；4.2)寻找观测矩阵Φ的列向量与噪声残差e之间相关系数最大时的列向量索引λ，使λ满足4.3)将观测向量y投影到字典Φ的一个特征向量Φλ0上，计算噪声残差e1＝y‑<y，Φλ0>，其中e1与Φ正交，且满足||y||2＝|<y，Φλ0>|2+||e1||2；4.4)更新索引集Λt＝Λt‑1∪{λt}，记录所选列向量4.5)求解稀疏信号估计并赋值4.6)更新噪声残差t＝t+1；4.7)作观测向量y＝Φx到字典Φ的下一个特征向量Φλj的投影，并计算噪声残差使噪声残差||et||2最小；4.8)判断是否停止迭代；若存在||et+1‑et||2≤ε，当||et||2＜ethreshold时迭代结束，否则返回子步骤4.2)继续迭代、求解最优解，直到满足条件为止；步骤4、输出稀疏估计信号：其中，步骤5、恢复信号：将稀疏信号逆变换恢复得到图像的原始信号x。